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1、电场电场 第六章第六章第第3讲电容器带电粒子在电场中的运动讲电容器带电粒子在电场中的运动一、电容器、电容一、电容器、电容1电容器电容器(1)组组成成：由由两两个个彼彼此此_又又互互相相_的的导导体体组组成成(2)带电荷量：一个极板所带电荷量的带电荷量：一个极板所带电荷量的_绝缘绝缘靠近靠近 绝对值绝对值(3)充、放电充、放电充充电电：把把电电容容器器接接在在电电源源上上后后，电电容容器器两两个个极极板板分分别别带带上上等等量量的的_的的过过程程充充电电后后，两两极极板板上上的的电电荷荷由由于于互互相相吸吸引引而而保保存存下下来来；两两极极板板间间有有_存存在在充充电电过过程程中中从从电电源获得
2、的源获得的_储存在电容器中储存在电容器中放放电电：用用导导线线将将充充电电后后的的电电容容器器的的两两极极板板接接通通，两两极极板板上上的的电电荷荷_的的过过程程放放电电后后的的两两极极板板间间不不再再有有电电场场，_转化为其他形式的能量转化为其他形式的能量异种电荷异种电荷电场电场电能电能 中和中和电场能电场能2电容电容(1)定定义义：电电容容器器所所带带的的_与与电电容容器器两两极极板板间间的的电电势差势差U的比值的比值(2)意义：表示电容器意义：表示电容器_的物理量的物理量(3)定义式：定义式：_.(4)单单 位位：1法法 拉拉(F)1 C/V _微微 法法(F)_皮法皮法(pF)电荷量电
3、荷量Q 容纳电荷本领容纳电荷本领 10610123平行板电容器的电容平行板电容器的电容(1)决决定定因因素素：平平行行板板电电容容器器的的电电容容C和和两两极极板板间间的的电电介介质质的的相相对对介介电电常常数数r成成_，跟跟正正对对面面积积S成成_，跟跟极极板间的距离板间的距离d成成_(2)决定式：决定式：_.正比正比正比正比反比反比【跟踪训练跟踪训练】1(多多选选)图图631是是一一种种通通过过测测量量电电容容器器电电容容的的变变化化，来来检检测测液液面面高高低低的的仪仪器器原原理理图图，电电容容器器的的两两个个电电极极分分别别用用导导线线接接到到指指示示器器上上，指指示示器器可可显显示示
4、电电容容的的大大小小，下下列列关关于于该该仪仪器器的的说法中正确的有说法中正确的有()图图631 A该仪器中电容器的两个电极分别是芯柱和导电液体该仪器中电容器的两个电极分别是芯柱和导电液体B芯柱外套的绝缘管越厚，该电容器的电容越大芯柱外套的绝缘管越厚，该电容器的电容越大C如如果果指指示示器器显显示示出出电电容容增增大大了了，则则说说明明容容器器中中液液面面升升高了高了D如如果果指指示示器器显显示示出出电电容容减减小小了了，则则说说明明容容器器中中液液面面升升高了高了【答案答案】AC【解解析析】类类似似于于平平行行板板电电容容器器的的结结构构：芯芯柱柱和和导导电电液液体体构构成成电电容容器器的的
5、两两块块电电极极，芯芯柱柱的的绝绝缘缘层层就就是是极极间间的的电电介介质质，其其厚厚度度d相相当当于于两两平平行行板板间间的的距距离离，进进入入液液体体深深度度h相相当当于于两两平平行行板板的的相相对对面面积积(且且h越越大大，S越越大大)，所所以以d大大时时C就就小小，若若C大大时时就就表明表明h大，正确答案为大，正确答案为A、C项项加加(减减)速速(1)类平抛运动的一般处理方法类平抛运动的一般处理方法将将粒粒子子的的运运动动分分解解为为沿沿初初速速度度方方向向的的_运运动动和和沿沿电电场场方方向向的的_运运动动根根据据_ 的知识就可解决有关问题的知识就可解决有关问题匀速直线匀速直线匀加速直
6、线匀加速直线运动的合成与分解运动的合成与分解【跟踪训练跟踪训练】2(单单选选)如如图图633所所示示，质质子子(H)和和粒粒子子(He)以以相相同同的的初初动动能能垂垂直直射射入入偏偏转转电电场场(粒粒子子不不计计重重力力)，则则这这两两个个粒粒子子射射出电场时的侧位移出电场时的侧位移y之比为之比为()A1 1B1 2C2 1D1 4【答案答案】B图图633 正确理解电容器电容的定义式和决定式正确理解电容器电容的定义式和决定式(多多选选)如如图图634所所示示，要要使使静电计的指针偏角变小，可采用的方法是静电计的指针偏角变小，可采用的方法是()答案答案 AC(多多选选)对对于于给给定定的的电电
7、容容器器，下下列列描描述述其其电电荷荷量量Q、电电压压U、电电容容C之之间间关关系系的的四四个个图图象象，正正确确的是的是()ABCD【答案答案】BD平行板电容器的动态分析平行板电容器的动态分析2两类动态变化问题两类动态变化问题(1)第一类动态变化：两极板间电压第一类动态变化：两极板间电压U恒定不变恒定不变(2)第二类动态变化：电容器所带电荷量第二类动态变化：电容器所带电荷量Q恒定不变恒定不变(单单选选)(2015年年江江南南十十校校联联考考)如如图图635所所示示，平平行行板板电电容容器器与与电电动动势势为为E的的直直流流电电源源(内内阻阻不不计计)连连接接，下下极极板板接接地地一一带带电电
8、油油滴滴位位于于电电容容器器中中的的P点点且且恰恰好好处处于于平平衡衡状状态态现现将将平平行行板板电电容容器器的的上上极极板板竖竖直直向向上上移移动动一小段距离，则一小段距离，则()A带电油滴沿竖直方向向上运动带电油滴沿竖直方向向上运动BP点的电势将降低点的电势将降低C带电油滴的电势能将减小带电油滴的电势能将减小D电容器的电容减小，两极板带电荷量增大电容器的电容减小，两极板带电荷量增大 图图635答案答案 B一题一得一题一得 解答本题时应注意以下三点：解答本题时应注意以下三点：(1)下极板接地，电势始终为零；下极板接地，电势始终为零；(2)电容器始终与电源连接；电容器始终与电源连接；(3)带电
9、油滴的初状态带电油滴的初状态(单单选选)21世世纪纪，智智能能机机器器人人将将走走进进千千家家万万户户，各各种种各各样样的的传传感感器器是是智智能能机机器器人人的的核核心心部部分分之之一一，传传感感器器是是一一种种将将感感受受的的物物理理量量(如如光光、热热、力力、声声等等)转转换换成成便便于于测测量量的的量量(一一种种是是电电学学量量)的的装装置置如如图图636所所示示是是一一种种测测定定压压力力的的电电容容式式传传感感器器，当当待待测测压压力力(F)作作用用于于可可动动膜膜片片电电极极上上时时，可可使使膜膜片片产产生生压压力力发发生生形形变变，引引起起电电容容的的变变化化将将电电容容器器、
10、灵灵敏敏电电流流计计和和直直流流电电源源串串联联，接接成成闭闭合合电电路路时时，那那么么：当当F向向上上压压膜膜片片电电极极时时，电电容容将将减减小小；当当F向向上上压压膜膜片片电电极极时时，电电容容将将增增大大；若若电电流流计计有有示示数数，则则压压力力F发发生生变变化化；若若电电流流计计有有示示数数，则则压压力力F不不发发生生变变化化以以上上各各项项中中正正确确的的有有()图图636ABCD【答案答案】B1带电粒子在电场中运动时重力的处理带电粒子在电场中运动时重力的处理(1)基基本本粒粒子子：如如电电子子、质质子子、粒粒子子、离离子子等等，除除有有说说明明或明确的暗示以外，一般都不考虑重力
11、或明确的暗示以外，一般都不考虑重力(但并不忽略质量但并不忽略质量)(2)带带电电颗颗粒粒：如如液液滴滴、油油滴滴、尘尘埃埃、小小球球等等，除除有有说说明明或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力或明确的暗示以外，一般都不能忽略重力2带电粒子在电场中的平衡带电粒子在电场中的平衡解解题题步步骤骤：(1)选选取取研研究究对对象象；(2)进进行行受受力力分分析析，注注意意电电场力的方向特点；场力的方向特点；(3)由平衡条件列方程求解由平衡条件列方程求解带电粒子在电场中的加速与偏转分析带电粒子在电场中的加速与偏转分析3带电粒子的加速带电粒子的加速(不计重力不计重力)(1)运运动动状状态态分分析析：带带电电粒
12、粒子子沿沿与与电电场场线线平平行行的的方方向向进进入入匀匀强强电电场场，受受到到的的电电场场力力与与运运动动方方向向在在同同一一直直线线上上，做做匀匀加加(减减)速直线运动速直线运动(2)用用功功能能观观点点分分析析：粒粒子子动动能能的的变变化化量量等等于于电电场场力力做做的的功功(电场可以是匀强或非匀强电场电场可以是匀强或非匀强电场)(1)若若滑滑块块从从水水平平轨轨道道上上距距离离B点点x3R的的A点点由由静静止止释释放放，滑块到达与圆心滑块到达与圆心O等高的等高的C点时速度为多大？点时速度为多大？(2)在在(1)的的情情况况下下，求求滑滑块块到到达达C点点时时受受到到轨轨道道的的作作用用
13、力力大小大小图图637 1构造及功能构造及功能(如图如图639所示所示)示波管的原理示波管的原理图图639 (1)电子枪：发射并加速电子电子枪：发射并加速电子(2)偏偏转转电电极极YY：使使电电子子束束竖竖直直偏偏转转(加加信信号号电电压压)；XX：使电子束水平偏转：使电子束水平偏转(加扫描电压加扫描电压)(3)荧光屏荧光屏2原理原理(1)YY作作用用：被被电电子子枪枪加加速速的的电电子子在在YY电电场场中中做做匀匀变变速速曲曲线线运运动动，飞飞出出电电场场后后做做匀匀速速直直线线运运动动打打到到荧荧光光屏屏上上，Y随随信信号号电电压压同同步步调调变变化化，但但由由于于视视觉觉暂暂留留及及荧荧
14、光光物物质质的的残残光光特特性性看看到一条竖直亮线到一条竖直亮线如何使这一竖直亮线转化成正弦图形呢？如何使这一竖直亮线转化成正弦图形呢？(加扫描电压加扫描电压)(2)XX作作用用：如如果果只只在在偏偏转转电电极极XX上上加加电电压压，亮亮斑斑就就在在水水平平方方向向发发生生偏偏移移加加上上扫扫描描电电压压，一一周周期期内内，信信号号电电压压也也变变化一周期，荧光屏将出现一完整的正弦图形化一周期，荧光屏将出现一完整的正弦图形(单单选选)(2011年年安安徽徽卷卷)如如6310所所示示，图图(a)为为示示波波管管的的原原理理图图如如果果在在电电极极YY之之间间所所加加的的电电压压按按图图(b)所所
15、示示的的规规律律变变化化，在在电电极极XX之之间间所所加加的的电电压压按按图图(c)所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是所示的规律变化，则在荧光屏上会看到的图形是()图图6310 解解析析 t0时时，UXUXm，UY0，故故电电子子在在Xm处处，即即此此时时电电子子沿沿XX方方向向偏偏离离荧荧光光屏屏中中心心的的距距离离最最远远；0t1阶阶段段，UX0且且先先增增大大后后减减小小，故故电电子子沿沿XX方方向向做做匀匀速速运运动动，同同时时沿沿YY方方向向的的位位移移先先增增大大后后减减小小；tt1时时，UX0，UY0，电电子子回回到到荧荧光光屏屏的的中中心心位位置置；t12t1阶阶段段，
16、UX0且且逐逐渐渐增增大大，UY0且且|UY|先先增增大大后后减减小小，故故电电子子沿沿XX方方向向做做匀匀速速运运动动，同同时时沿沿YY方方向向的的位位移移先先增增大大后后减减小小；t2t1时时，UXUXm，UY0，故故电电子子运运动动至至Xm处处，即即此此时时电电子子沿沿XX方方向偏离荧光屏中心的距离最远综上所述，选项向偏离荧光屏中心的距离最远综上所述，选项B正确正确答案答案 B一一题题一一得得 示示波波管管是是带带电电粒粒子子在在电电场场中中加加速速和和偏偏转转的的一一个个实实际应用，我们要了解示波管的构造和原理际应用，我们要了解示波管的构造和原理 如如图图6311所所示示为为一一真真空
17、空示示波波管管，电电子子从从灯灯丝丝K发发出出(初初速速度度不不计计)，经经灯灯丝丝与与A板板间间的的加加速速电电压压U1加加速速，从从A板板中中心心孔孔沿沿中中心心线线KO射射出出，然然后后进进入入两两块块平平行行金金属属板板M、N形形成成的的偏偏转转电电场场中中(偏偏转转电电场场可可视视为为匀匀强强电电场场)，电电子子进进入入M、N间间电电场场时时的的速速度度与与电电场场方方向向垂垂直直，电电子子经经过过电电场场后后打打在在荧荧光光屏屏上上的的P点点已已知知加加速速电电压压为为U1，M、N两两板板间间的的电电压压为为U2，两两板板间间的的距距离离为为d，板板长长为为L1，板板右右端端到到荧荧光光屏屏的距离为的距离为L2，电子的质量为，电子的质量为m，电荷量为，电荷量为e.求：求：